生物化工课件
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生物化工工艺学生化生产工艺实例简介精品PPT课件
23
固定化酵母分类
目前燃料乙醇研究热点
有载体固定化
吸附法 包埋法
凝胶包埋法:聚丙烯酰胺凝胶 卡拉胶 海藻酸钙凝胶 琼脂糖凝胶
微囊化：壳聚糖 母）
目前国内外主要的研究工作：
（1）固定化载体的选择及其影响条件的选择 （2）固定化酵母反应器：填充床、流化床等多种反应器 （3）自絮凝酵母的研究：酵母自絮凝影响因素、筛选和构建酒精 产量高的自絮凝酵母。
改善防爆性能，并能缓和温
室效应和降低环境污染。
7
燃料乙醇生产中碳循环
8
石油与乙醇价格比较
9
世界乙醇产量
10
燃料乙醇主要生产国家
11
世界燃料酒精工业发展状况
巴西的燃料酒精工业:
二十世纪70年代开始”国家酒精发展计划” 80年代研制出乙醇专用发动机 目前世界年产燃料酒精最多的国家 法定的车用燃料酒精浓度20%～ 24% 主要原料:甘蔗
物生长始终处于旺盛状态,发酵环 境稳定。 c 同步糖化发酵（SSF）
d 固体发酵：固体占40%以上
21
目前燃料乙醇研究热点
➢ 菌种选育方面 1 直接发酵生淀粉的菌株：
选育和构建生淀粉糖化酶产生菌（曲霉菌）
2 耐高温酵母和细菌：
如运动细胞单胞菌（Zymomonas mobilis)
3 耐高浓度酒精酵母：
糖蜜类原料（甘蔗、甜菜等）
13
生产方法与原料
生产方法：
化学合成法、发酵法
生产原料：
糖蜜类、淀粉类、植物纤 维类
5% 合成法 95% 发酵法
14
目前燃料酒精生产原料
15
EMP途径
酒精发酵原理
葡萄糖
戊糖
6-磷酸葡萄糖
固定化酵母分类
目前燃料乙醇研究热点
有载体固定化
吸附法 包埋法
凝胶包埋法:聚丙烯酰胺凝胶 卡拉胶 海藻酸钙凝胶 琼脂糖凝胶
微囊化：壳聚糖 母）
目前国内外主要的研究工作：
（1）固定化载体的选择及其影响条件的选择 （2）固定化酵母反应器：填充床、流化床等多种反应器 （3）自絮凝酵母的研究：酵母自絮凝影响因素、筛选和构建酒精 产量高的自絮凝酵母。
改善防爆性能，并能缓和温
室效应和降低环境污染。
7
燃料乙醇生产中碳循环
8
石油与乙醇价格比较
9
世界乙醇产量
10
燃料乙醇主要生产国家
11
世界燃料酒精工业发展状况
巴西的燃料酒精工业:
二十世纪70年代开始”国家酒精发展计划” 80年代研制出乙醇专用发动机 目前世界年产燃料酒精最多的国家 法定的车用燃料酒精浓度20%～ 24% 主要原料:甘蔗
物生长始终处于旺盛状态,发酵环 境稳定。 c 同步糖化发酵（SSF）
d 固体发酵：固体占40%以上
21
目前燃料乙醇研究热点
➢ 菌种选育方面 1 直接发酵生淀粉的菌株：
选育和构建生淀粉糖化酶产生菌（曲霉菌）
2 耐高温酵母和细菌：
如运动细胞单胞菌（Zymomonas mobilis)
3 耐高浓度酒精酵母：
糖蜜类原料（甘蔗、甜菜等）
13
生产方法与原料
生产方法：
化学合成法、发酵法
生产原料：
糖蜜类、淀粉类、植物纤 维类
5% 合成法 95% 发酵法
14
目前燃料酒精生产原料
15
EMP途径
酒精发酵原理
葡萄糖
戊糖
6-磷酸葡萄糖
生物化学课件完整版极其详细
生物化学课件完整版极其详细Revised by BLUE on the afternoon of December 12,2020.第二章蛋白质第一节蛋白质的概念及其生物学意义一、什么是蛋白质α—AA 借肽键相连形成的高分子化合物（短杆菌肽含D-苯丙氨酸）［肽键：—C—NH—也叫酰胺键］二、蛋白质的生物学作用（或称功能分类）物质吸收与运输、运动，调节代谢、储存养分、催化各种生化反应、分子间的识别（支架蛋白）、信息传递（受体复制酶）、记忆、疾病防御—抗体。
应用：固体酶的工业应用（联于水不溶性树脂上）、脱（纺织品）浆（淀粉酶）、生化制药，蛋白酶用于皮革的脱毛及软化等，都是利用蛋白质的催化作用，蛋白质生物芯片（贮存信息量大，将多种蛋白质抗体固定、排列到玻璃板上，能检测各种疾病蛋白及其他基因表达蛋白），进行病原体与疾病诊断等。
第二节蛋白质的组成一、蛋白质的元素组成：C（50-55％）、H（6-8）、O（20-30%）、N（15-18）、S（半胱aa）（0-4%）有的还含有P（酪蛋白）、Fe、Zn、Mo（钼Fe蛋白）、Cu、I，特别是含N量都很接近，平均为16% 。
所以，测出含N量×（100/16 蛋白质系数）即可推测出蛋白质的含量——凯氏定氮。
二、蛋白质的aa组成通常只有20种，除Pro外均为α—aa ，除甘氨酸外，都有D、L两种异构体（α—碳原子为不对称碳原子）所以有旋光性。
投影式如下：COOH COOHH2N — C —H H —C —NH2R R L—α D —αaa的分类方法：（一）氨基酸的种类分类一根据侧链基团R的化学结构分为四类：第一类脂肪族aa：侧链是脂肪烃链①一氨基一羧基（中性）：一氨基一羧基aa中共九种：H — CH — COOH CH2— CH — COO－ CH2— CH — COO－NH2 OH NH+3SH NH+3(Gly:G) (Ser:S) (Cys:C)CH3— CH — COO－ CH3— CH — CH— COO－ CH3— CH — CH — COO－NH+3OH NH+3CH3NH+3(Ala:A) (Thr:T) (Val:V 支链aa) O(Leu: L 支链aa) CH 3 — S — CH 2 — CH 2 — CH — C?O － CH 3 — CH — CH 2 — CH — O －NH +3 CH 3 NH +3CH 3 — CH 2 — CH — CH — COO － CH 3 NH +3 (Ile:I 支链aa)②一氨基二羧基aa(酸性)及其酰胺—OOC — CH 2 — CH — COO ——OOC — CH 2 — CH 2 — CH — COO —NH +3 NH +3 (Asp:D) (Glu:E)O OH 2N — C — CH 2 — CH — COO — H 2N — C — CH 2 — CH 2 — CH — COO —NH +3 NH +3(Asn:N) (Gln:Q)③二氨基一羧基aa （碱性： —NH 2＞-COOH ）H 3N + — CH 2（CH 2）3 — CH — COO —H 2N — C — NH —（CH2）3— CH — COO—NH 3+ NH 2+ NH 3+ （Lys:K ） (Arg:R)第二类 芳香族aa （含有苯环的化合物叫做芳香族化合物，有的包括Trp ）：— CH 2 — CH — COO —HO — — CH 2 — CH — COO —(Phe:F) （丙aa 取代） (Tyr:Y) 第三类 杂环aa ：HC C —CH 2 —CH —COO —………— CH 2 — CH — COO —…HN + NH NH +3 N NH +3 CH（His:H 咪唑基） (Trp :W 吲哚基 苯并吡咯)第四类 脯氨酸，也称杂环亚氨基酸：由Glu 还原、环化、再还原形成NH +3 NH +3 (Met:M)—COO—四氢吡咯-2-羧酸NH2+(Pro:P)分类二按侧链R基团的极性（及在pH7左右时的解离状态）分为：非极性：甘、丙、缬、亮、异亮、苯丙、蛋、脯、色氨酸。
《生物化工》课件
前景
生物质转化技术在 环境保护、新能源 开发等方面有着广 阔的前景和应用前 景。
生物传感器
1
种类
2
生物传感器的种类较多，包括电化学、
光学、质谱等不同类型。
3
应用
4
生物传感技术可广泛应用于生物领域、 分子种利用生物识别元件、 转换元件和信号处理元件构成的设备， 用于监测、分析和识别生物大分子。
本PPT参考了大量的生物化工 方向的课程书籍、论文和学术 资料，具有一定的可信度和权 威性。
原理
传感器的原理是利用生物小分子在作 用物质的作用下产生变化，进而通过 转换元件转换为可测量信号。
结束语
生物化工的未来
问题与展望
生物化工是未来能源、环境保 护等领域发展的重点领域之一。
生物化工领域仍存在许多的科 学和技术问题需要解决，但我 们充满信心，相信这个行业的 未来一定是充满无限可能的。
参考文献
发酵工艺的控制是指对反应过程中各参数 进行监测和调控，以保证最终产品品质和 产量的稳定。
生物质转化
概念
生物质转化是指利 用生物对生物质进 行化学转化，从而 得到高附加值化学 品的过程，常用于 生产生物燃料等领 域。
方法
生物质转化方法主 要包括生物化学方 法、微生物法、酶 法等技术。
应用
生物质转化可应用 于生产生物燃料、 有机肥、生物生态 制品等领域。
生物化工
生物化工是涉及生物、化学和工程学科的交叉学科领域。本PPT将介绍生物 制品、生物反应器、生物转化、发酵工艺、生物质转化和生物传感器等方面 的知识。
生物制品的概述
定义
生物制品是指生物体或其代谢产物在工业过程中制得的化学品。
分类
生物制品可分为蛋白质类、细胞因子类、多肽类、多糖类、核酸类等种类。
第四章基础生物化学-PPT课件
底物水平磷酸化
电子传递体系磷酸化（主要方式）
底物水平磷酸化：由高能中间产物上的磷酸基 团转移到ADP分子上形成ATP的过程。
电子传递体系磷酸化：电子从NADH或 FADH2经过电子传递体系(呼吸链)传递给氧 形成水时，同时伴有ADP磷酸化为ATP的过程。
二、氧化磷酸化的作用机制 1.ATP产生的数量
NADH呼吸链
NADH → FMN → COQ → Cyt.b→c 1 →c→ a.a3 → ½O2 +H+ (Fe-S) (Fe-S) (Cu2+)
复合体I
复合体Ⅲ
复合体Ⅳ
FADH2 呼吸链（琥珀酸呼吸链）
FAD H2 → COQ → Cyt.b→c1 → c → a.a3 → ½O2
(Fe-S)
抗霉素A
氰化物 一氧化碳 硫化氢 叠氮化合物
鱼藤酮 安密妥 杀粉蝶菌素
第三节
氧化磷酸化
一、氧化磷酸化的概念 二、氧化磷酸化的作用机制 三、ATP合酶 四、氧化磷酸化的解偶联和抑制 五、线粒体穿梭系统 六、能荷
一、氧化磷酸化的概念 概念：伴随电子从底物到氧的传递，ADP被 磷酸化形成ATP的酶促过程。 根据生物氧化方式，可将氧化磷酸化分为
2e
2Fe2+ 2b 2Fe3+ 2e 2e 2Fe3+ 2c1 2Fe2+ 2e 2Fe2+ 2c 2Fe3+
2e
2Fe3+ 2 a.a3 2Fe2+ 2e 1/2 O2
O2-
2H+
H2O
COQ2H
2H+- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
《普通生物化学》PPT课件
NH3+
+ OH
NH2
+ OH
+ H+
R CH COO- + H+
NH3+
pH=pI编辑ppt
27
等电点(pI)：
氨基酸酸性解离和碱性解离的程度相等， 分子所带的净电荷为零，此时溶液的pH值就 称为该氨基酸的等电点。
pI=1/2（pK1+pK2）
若一个aa有3个解离基因，则其pI为兼性离子
两边pK的平均值
除碱性氨基酸外，其余氨基酸的等电点均
小于pH7
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28
#2紫外吸收性质
芳香族氨基酸色氨 酸和酪氨酸在280nm波 苯丙氨酸长附近对紫外 光有最大吸收峰。
蛋白质均含上述氨 基酸，故也具紫外吸收 性。据此可以通过测定 蛋白质溶液280nm的吸 光值快速测定其蛋白质 含量。
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29
#3 茚三酮反应
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Hale Waihona Puke 361.4蛋白质的分类根据组成成分分为： 单纯蛋白质——全部由aa组成； 结合蛋白质——除蛋白部分外， 还含非蛋白部分。
结合蛋白质中的非蛋白部分称为辅基， 常以共价键与蛋白部分相连。
辅基：包括色素、寡糖、脂类、磷酸、金属 离子乃至核酸等
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37
编辑ppt
38
编辑ppt
39
第四节 蛋白质的理化性质 及其分离纯化
离出 每条肽链。测定肽链的分子量,计算组成该 肽链的氨基酸残基数。及每种aa的百分组成。
肽链分子中氨基酸残基数=肽链的分子量÷120 （各种的氨基酸残基的平均分子量为120）
再将肽链彻底水解，用离子交换层析法将各种
《化学生物学》PPT课件
capacity and high heat of vaporization) c. Excellent solvent: biomolecules should be
water-soluble to some extent Hydrophilic Hydrophobic Amphipathic
完整版课件ppt
4. Subcellular organelles
5. Cell
Fig. 2-14. Hierarchical nature of完c整e版llu课la件rpspttructures and their assembly 30
結合建材而形成生物大分子的鍵結方式: 均為在生理 狀況下甚為安定的共價鍵(covalent bond)
>>>生命現象均可視為生命的基本單位 (細胞) 因其所含 的生物分子 (biomolecules) 特質，依化學與物理原則 運作下所呈現的。了解生物分子的基本化學性質，有助 於掌握生命現象的原理和規律。細胞運作的化學原理並 無因控管生命現象而有不同。
細胞運作的化學原理
完整版课件ppt
7
The importance of carbon (C)
20
Biomembranes: Phospholipid bilayer
完整版课件ppt
21
細胞膜 (III)
a. 邊界 b. 區位化 c. 通透 d. 監測內外訊息 e. 細胞間黏附與交互作用
Biomembranes Network? Fiber like? Gate type?
完整版课件ppt
a. 各胺(氨)基酸間利用胜肽鍵 (peptide bond) (即醯 胺鍵; amide bond) 組成胜肽(peptide)和蛋白質 (protein)。
water-soluble to some extent Hydrophilic Hydrophobic Amphipathic
完整版课件ppt
4. Subcellular organelles
5. Cell
Fig. 2-14. Hierarchical nature of完c整e版llu课la件rpspttructures and their assembly 30
結合建材而形成生物大分子的鍵結方式: 均為在生理 狀況下甚為安定的共價鍵(covalent bond)
>>>生命現象均可視為生命的基本單位 (細胞) 因其所含 的生物分子 (biomolecules) 特質，依化學與物理原則 運作下所呈現的。了解生物分子的基本化學性質，有助 於掌握生命現象的原理和規律。細胞運作的化學原理並 無因控管生命現象而有不同。
細胞運作的化學原理
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7
The importance of carbon (C)
20
Biomembranes: Phospholipid bilayer
完整版课件ppt
21
細胞膜 (III)
a. 邊界 b. 區位化 c. 通透 d. 監測內外訊息 e. 細胞間黏附與交互作用
Biomembranes Network? Fiber like? Gate type?
完整版课件ppt
a. 各胺(氨)基酸間利用胜肽鍵 (peptide bond) (即醯 胺鍵; amide bond) 組成胜肽(peptide)和蛋白質 (protein)。
《生物化工》ppt课件
第十四章 生物化工
●生物化工的概括 ● 生物化工的运用领域 ●生物化工技术 ●生物化工消费化工产品举例
生物化工概括-定义
定义：
生物技术是在生物学、分子生物学、 细胞生物学和生物化学等根底上开展起来的， 是由基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工 程四大先进技术组成的新技术群。生物化工 是生物学技术和化学工程技术相互交融的新 型学科，它以生物来源的物质为原料，经过 生物活性物质为催化剂使其转化，或用其他 生物技术进展制备、纯化，从而得到我们预 期的产品。
〔4〕生物化工为生物技术提供了高效率的反响器、新 型分别介质、工艺控制技术和后处置技术，扩展了生 物技术的运用范围。
生物化工的运用领域
现代生物制药
把生物工程技术运用到药物制造的过程 称之为生物制药。生物药品是以微生物、寄 生虫、动物毒素、生物组织为原资料，采用 生物学工艺和分别、纯化技术，并以生物学 的分析技术控制中间产物和废质量量制成的 生物活化制剂，包括菌苗、疫苗、毒素、类 毒素、血清、血液制品、免疫制剂、细胞因 子、抗原、单克隆抗体及基因工程产品等。
农业生物技术与生物农药
我国的两系法杂交水稻育种研讨已 深化到基因层的研讨，跃居世界领先程 度。在水稻无交融生殖育种新技术研讨 上获得了艰苦突破，胜利地培育出无交 融杂交水稻。经过数千亩大田的实验示 范，表现出丰产、米质量佳、抗性强、 顺应性广等优点，抑制了杂交水稻需求 年年制种和杂种只能用一次的缺陷，为 水稻育种开辟了新途径。
珠菌属等。 ③芽孢杆菌属的枯草杆菌是本属最主要的菌种。 ④梭菌属的丙酮丁醇梭菌，可消费丙酮和丁醇，是工
业发酵的重要菌种。 ⑤大肠杆菌和产气气杆菌为革兰氏阴性、无孢子的杆
菌，在动物肠中构成细菌群。
生物化工品的消费工艺技术
●生物化工的概括 ● 生物化工的运用领域 ●生物化工技术 ●生物化工消费化工产品举例
生物化工概括-定义
定义：
生物技术是在生物学、分子生物学、 细胞生物学和生物化学等根底上开展起来的， 是由基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工 程四大先进技术组成的新技术群。生物化工 是生物学技术和化学工程技术相互交融的新 型学科，它以生物来源的物质为原料，经过 生物活性物质为催化剂使其转化，或用其他 生物技术进展制备、纯化，从而得到我们预 期的产品。
〔4〕生物化工为生物技术提供了高效率的反响器、新 型分别介质、工艺控制技术和后处置技术，扩展了生 物技术的运用范围。
生物化工的运用领域
现代生物制药
把生物工程技术运用到药物制造的过程 称之为生物制药。生物药品是以微生物、寄 生虫、动物毒素、生物组织为原资料，采用 生物学工艺和分别、纯化技术，并以生物学 的分析技术控制中间产物和废质量量制成的 生物活化制剂，包括菌苗、疫苗、毒素、类 毒素、血清、血液制品、免疫制剂、细胞因 子、抗原、单克隆抗体及基因工程产品等。
农业生物技术与生物农药
我国的两系法杂交水稻育种研讨已 深化到基因层的研讨，跃居世界领先程 度。在水稻无交融生殖育种新技术研讨 上获得了艰苦突破，胜利地培育出无交 融杂交水稻。经过数千亩大田的实验示 范，表现出丰产、米质量佳、抗性强、 顺应性广等优点，抑制了杂交水稻需求 年年制种和杂种只能用一次的缺陷，为 水稻育种开辟了新途径。
珠菌属等。 ③芽孢杆菌属的枯草杆菌是本属最主要的菌种。 ④梭菌属的丙酮丁醇梭菌，可消费丙酮和丁醇，是工
业发酵的重要菌种。 ⑤大肠杆菌和产气气杆菌为革兰氏阴性、无孢子的杆
菌，在动物肠中构成细菌群。
生物化工品的消费工艺技术
生物化工产品培训课程(PPT83张)
二.生产工艺
1.化学合成法 上世纪60年代已经工业化生产，但缺点较多， 如产物是D-,L-型的混合物（消旋肉碱），拆 分操作复杂，产品得率低，生产成本高。 近年来，以苹果酸为原料探索出一条无需拆 分无毒的合成L-肉碱的路径。
化学合成法新工艺
2.提取法
1905年，就开始从动物浸膏中提取，但成本 较高，提取工艺复杂，收率低。 1952年，Carter等用450克牛肉浸膏提取得到 0.6克纯品肉碱。 因此不具备工业化生产的优越性，已很少使 用。
2.德国的 H o e c h s t -Uh d e（HU） 法 发酵罐为空气提升内循环的气升式罐。 将磷酸、水、盐、微量元素灭菌后加入发酵 罐，甲醇单独加入。发酵过程中加氨水维持 pH7.0左右，发酵温度40℃。 发酵结束，经离心、干燥得产品。 产品主要供人食用，也作饲料添加剂。当菌 体蛋白中含核酸＜1%，就可供人食用，如 加入面包作强化剂。
3.日本的三棱瓦斯化学法（MGC） 原料经灭菌、过滤后加入发酵罐， 发酵罐内 设置多层多孔隔板，以空气搅拌进行氧的迁 移 发酵罐出来的培养液经离心机分离，清液返 回发酵罐。 离心后的物料经预处理、混合、粒化、干燥 ( 可用气体透平的废气进行菌体干燥)后得粒 状产品。
4.法国的IFP法
在动物体内肝、肾、脑的合成路径如下：
人体必需从膳食中获取一定量L-肉碱才能最佳 健康状态，其中动物性食品中含量最丰富。 蔬菜、谷类水果中基本不含或含极少量。
3.应用
食品添加剂（奶粉、运动饮料、减肥、抗衰老）
饲料添加剂（促进素食类、食草类动物生长）
治疗用药物（助消化、降血脂、治疗血管疾病、急性氨 中毒、昏迷、神经系统疾病）
钙盐沉淀法
生物化工技术ppt课件
02
01 PART ONE
生物化工技术
Bio-chemical technology
利用生物技术结合化学工程原理进行化学品的 加工生产过程。
生物化工涉及的主要领域
生物催化
能源生物工程
酶工程与酶制剂
生物化工领域
基因工程和组织工程
生物制药
.......
21世纪生物化工发展框架
02 PART TWO
易错PCR
改变PCR反应条件调整突变频率，降低聚合酶固有的突变序列的倾向性，提 高突变谱的多样性，得到随机突变的DNA群体，最后用合适的载体克隆突变基 因。
关键：合适突变频率的选择
理想的碱基置换率和易错的最佳条件主要依赖于突变的DNA片段的长度。
点饱和突变
将欲突变的位点分别用其它19种氨基酸进行替代 需要构建较多的突变体，工作量仍然较大，同样也需要较灵敏 的蹄选方法
生物化工技术
CONTENT
01
生物化工技术
Bio-chemical technology
02
生物催化剂
Biocatalyst
03
生物催化剂进展
Advances in biological catalysts
04
生物催化剂改造进展
Advances in modification of biological catalysts
生物催化剂
Biocatalyst
概念
生物催化
生物催化剂 工业用生物催化剂
生物催化
利用酶或者生物有机体（细胞、细胞器、组织等）作 为催化剂进行化学转化的过程
生物催化剂
生物反应过程中起催Fra bibliotek化作用的游离或固定化
基础生物化学PPT课件
第52页/共65页
杂多糖（Heteropolysaccharides）
由不止一种单糖或单糖衍生物组成的多糖，包括糖胺聚（多）糖 (glycosaminoglycans)、粘多糖（mucopolysaccharides）、氨基多糖 （polyaminoglucose）及酸性糖胺聚糖等名称，粘多糖就是氨基多糖，主要由氨基 己糖与己糖醛酸以及硫酸等脱水缩合而成，溶液粘性较大，分子中的羧基及硫酸等阴离 子通过静电作用与蛋白等大分子结合。分布很广，大多以蛋白多糖（proteoglycan） 存在，并进一步与胶元蛋白结合构成结缔组织机质的重要成分，如透明质酸、硫酸软骨 素、硫酸皮肤素等。
Haworth投影式； • 1928年，Malaprada发明过碘酸氧化法测定糖的
结构；1932年，Fleury和Lange把这一方法完善 第5页/共65页
糖研究的简史 II
• 1933年，N．A．S aeuson提出端基差向异构体，以表示还 原糖及糖苷的、两种异构体；
• 1950年，R．E．Reeves证明己糖的椅式构象； • 1950s后，把生物化学最新的理论和方法用于糖生物化学的研
糖原（Glycogen)
第44页/共65页
糖 原 示 意 图
第45页/共65页
第46页/共65页
纤维素（Cellulose）
自然界中分布最广的糖，以纤维二 糖（cellobiose）为基本单位缩合而 成，纤维状、僵硬、不溶于水的分子， 分子不分支，约由10000-15000个D-Glc残基组成。水解需高温、高压和 酸，人体消化酶不能水解纤维素，食 草动物利用肠道寄生菌分泌的纤维素 酶（cellulase）将部分纤维素水解为 葡萄糖。
糖类物质是一类广泛存在 于植物体内的一类重要有机物， 占植物干重的50%以上。
杂多糖（Heteropolysaccharides）
由不止一种单糖或单糖衍生物组成的多糖，包括糖胺聚（多）糖 (glycosaminoglycans)、粘多糖（mucopolysaccharides）、氨基多糖 （polyaminoglucose）及酸性糖胺聚糖等名称，粘多糖就是氨基多糖，主要由氨基 己糖与己糖醛酸以及硫酸等脱水缩合而成，溶液粘性较大，分子中的羧基及硫酸等阴离 子通过静电作用与蛋白等大分子结合。分布很广，大多以蛋白多糖（proteoglycan） 存在，并进一步与胶元蛋白结合构成结缔组织机质的重要成分，如透明质酸、硫酸软骨 素、硫酸皮肤素等。
Haworth投影式； • 1928年，Malaprada发明过碘酸氧化法测定糖的
结构；1932年，Fleury和Lange把这一方法完善 第5页/共65页
糖研究的简史 II
• 1933年，N．A．S aeuson提出端基差向异构体，以表示还 原糖及糖苷的、两种异构体；
• 1950年，R．E．Reeves证明己糖的椅式构象； • 1950s后，把生物化学最新的理论和方法用于糖生物化学的研
糖原（Glycogen)
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糖 原 示 意 图
第45页/共65页
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纤维素（Cellulose）
自然界中分布最广的糖，以纤维二 糖（cellobiose）为基本单位缩合而 成，纤维状、僵硬、不溶于水的分子， 分子不分支，约由10000-15000个D-Glc残基组成。水解需高温、高压和 酸，人体消化酶不能水解纤维素，食 草动物利用肠道寄生菌分泌的纤维素 酶（cellulase）将部分纤维素水解为 葡萄糖。
糖类物质是一类广泛存在 于植物体内的一类重要有机物， 占植物干重的50%以上。
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PPT学习交流
2
生物化工特点
（1）以生物为对象，常以有生命的活细胞或酶为催化剂，创造必 要的生化反应条件，不依靠地球上的有限资源，着眼于再生资 源的利用。
（2）由于细菌不耐高温，需在常温常压下连续化生产，工艺简单， 并可节约能源，减少环境污染。
（3）定向地按人们的需要创造新物种、新产品和有经济价值的生 命类物质，开辟了生产高纯度、优质、安全可靠的生物制品的 新途径。
（4）生物化工为生物技术提供了高效率的反应器、新型分离介质、 工艺控制技术和后处理技术，扩大了生物技术的应用范围。
PPT学习交流
3
生物化工的发展
世界生物化工行业的现状
• 生物化工发展至今已经历了半个多世纪，最早主要是生 产抗生素；随后，是为氨基酸发酵、舀体激素的生物转 化、维生素的生物法生产、单细胞蛋白生产及淀粉糖生 产等工业化服务。随着生物化工上游技术——生物工程 技术的进步以及化学工程、信息技术(IT)和生物信息学 等学科技术的发展，生物化工将迎来又一个崭新的发展 时期。
58 DNA半保留复制和中心法则 Crick
61 遗传密码的碱基三联体
Crick和Nirenberg
67 破译遗传密码
Khorana和Nirenberg
71 首家生物技术制药公司成立 Cetus公司
72 体外重组DNA
Jackson和Berg
73 重组质粒在大肠杆菌中表达 Boyer 和Cohen
75 细胞融合，单克隆抗体技术 Kohler和Milstein
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1973年重组DNA技术的建立为标志，是科学技术 史上的里程碑。应用于农业、医药、轻工、化工、环 境等领域，成为人类解决粮食、能源、环境、制药的 主要手段。
1976年世界上第一家基因工程技术开发药物的公司 （Genentech公司）建立，开始了现代生物技术产 业发展的新纪元。1982年世界上第一个基因工程药 物重组人胰岛素获得FDA批准，由Eli Lilly公司正式 生产，推向市场。
• 9O年代中期，美国生物化工企业有：2000多家，西欧 有580多家，日本有300多家。
世界大公司正把注意力向生命科学部分转移
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我国生物化工行业的现状及存在的问题
• 生物化工产品也涉及医药、保健、农药、食品与饲 料、有机酸等各个方面。
• 但是与发达国家相比，我国生物化工行业存在着许 多问题：
➢一是我国的生物化工产业主要以医药、轻工、食品 业为主;
➢二是产品结构不合理，品种单一，低档次产品重复 生产，不能适应需求。在我国高档的医药生化产品 如激素、生长因子、干扰素、药用多肽等，有的产 量很小，有的没有生产，因此每年都需进口。
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➢三是在生产技术上，工艺、设备不配套，上下游 技术不配套，产物的收得率低。我国虽然某些产 品如柠檬酸、乳酸等发酵水平较高，但大多数产 品的收率都低于国外，酶制剂的活力也明显低于 国外，生化反应器和分离纯化技术更是落后国外 15~--20年。每年都要花费大量资金从国外进口 生物反应器、细胞破碎机、分离纯化设备及分离 介质、生物传感器和计算机监控设备。
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现代生物制药 基因工程
基因工程是在体外对生物的遗传物质基因进行剪 切、拼接、重新组合，与适宜的载体连接，构成 完整的基因表达系统，然后导入宿主生物细胞内， 与原有遗传物质整合或以质粒形式单独在细胞中 繁殖，编码产生人类所需的物质或创造新的物种， 也可对疾病进行基因治疗。
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基因工程技术首先在医药领域实现产业化，到现在 仍有60％～80％集中在医药领域，占主要地位的是 基因工程药物的研究和商品化。
研究开发的治疗药物是癌症、心脑血管疾病、艾滋 病、遗传病等重大病而用常规方法又难以获得的药物。
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年代 技术
贡献者
53ick
第8章生物化工
生物化工的特点与发展概况 生物化工的应用领域 生物化工的生产工艺技术 典型生物化工生产化工产品举例 生物化工发展趋势
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8.1生物化工的特点与发展概况
定义：
生物技术是在生物学、分子生物学、细胞生物学和 生物化学等基础上发展起来的，是由基因工程、细 胞工程、酶工程和发酵工程四大先进技术组成的新 技术群。生物化工是生物学技术和化学工程技术相 互融合的新型学科，它以生物来源的物质为原料， 通过生物活性物质为催化剂使其转化，或用其他生 物技术进行制备、纯化，从而得到我们预期的产品。
➢四是有些产品投入产出比达15 以上，造成严重的 资源浪费和环境污染。
➢五是基础研究薄弱，技术创新能力不强，企业的 技术开发、技术吸收能力差，生产发展多数依靠 传统的夕蜒型、粗放型扩大投资的增长模式，效 益低、市场竞争力低。
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8.2生物化工的应用领域
现代生物制药
把生物工程技术应用到药物制造的过程称之为生 物制药。生物药品是以微生物、寄生虫、动物毒 素、生物组织为原材料，采用生物学工艺和分离、 纯化技术，并以生物学的分析技术控制中间产物 和成品质量制成的生物活化制剂，包括菌苗、疫 苗、毒素、类毒素、血清、血液制品、免疫制剂、 细胞因子、抗原、单克隆抗体及基因工程产品等。
76 首家基因工程技术制药公司成立 Genentech公司
78 大肠杆菌中表达出胰岛素 Genentech公司
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80 转基因小鼠
Gordon等
82 基因工程人胰岛素在美国 Eli Lilly公司 上市
82 转基因超级小鼠
Palmiter等
83 基因扩增的PCR技术
Mullis
85 植物转基因技术
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现代生物制药
基
发酵法（ Zymotechnics）
本 制
化学合成（Chemical synthesize）
造
组织培养法（Tissue culture）
方
法
现代生物技术(Modern Biotechnics)
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现代生物制药
生化制药的六个阶段
➢ 原料的选择和预处理 ➢ 原料的粉碎 ➢ 提取 ➢ 纯化 ➢ 浓缩 ➢ 制剂
Horsch等
86 基因工程重组乙肝疫苗上 Merck公司 市
87 转基因鼠乳腺表达药物tPA Gordon等
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